專利名稱：壓電振動片和壓電器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及壓電振動片、和在封裝和殼體內收容了壓電振動片的壓電器件的改進。
背景技術：
圖7是表示以往的壓電器件使用的壓電振動片的一例的概要俯視圖，圖8是沿圖7的A-A線的概要剖視圖。
在圖中，壓電振動片1通過蝕刻石英等壓電材料，形成圖示的外形，具有矩形的基部2和從基部2向圖中右方延伸的一對振動臂3、4，在這些振動臂的主面(正反面)形成長槽3a、4a，并且形成必要的驅動用電極。
即，在基部2上設有彼此為異極的、被施加了驅動用電壓的電極5、6。
電極5環繞到設于振動臂3的長槽3a的內面和與振動臂4的長槽4a的內面相對置的側面4b。
電極6通過設在與振動臂3的長槽3a的內面相對置的側面3b上的側面電極6a、和設在基部2的主面上的基部電極6b，環繞到設于振動臂4上的長槽4a的內面，使得不與電極5短路。
并且，由于從側面電極6a向基部電極6b的環繞應避免在振動臂3、4的股部2a設置電極，所以在振動臂3的側壁3c的主面(正反面)形成與側面電極6a連接的電極6c，并連接該電極6c和基部電極6b。
這樣，在設于長槽3a、4a的各個內面的電極和設于振動臂3、4的各個側面3b、4b的電極之間產生電場，可以降低晶體阻抗值(以下稱為“CI值”)，所以能夠使壓電振動片小型化。
可是，在這樣小型化的壓電振動片中，不容易進行上面所述的電極的環繞，特別是由于振動臂3的側壁3c的寬度W1非常狹小，所以不與設在長槽3a內面的電極接觸而形成側壁3c的主面上的電極6c是很困難的。
因此，提出了利用將振動臂的根源附近放大的局部放大圖即圖9所示的壓電振動片10(例如，參照專利文獻1)。
該壓電振動片10使位于振動臂14的根處的長槽13的寬度W2小于長槽13的前端側的寬度W3，通過縮小該寬度，相應地不與設在長槽13內面的電極接觸即可可靠地形成側壁上的電極12。
日本特開2002-76827可是，現有的壓電振動片在進一步推進小型化，因此在振動臂的寬度非常狹小的側壁主面上準確地形成電極仍是非常困難的事情。例如，圖7中的側壁3c的主面的電極6c的寬度只有3μm左右，所以電極6c有時不能形成在側壁3c的主面上，因此有時不能連接電極6c和基部2上的電極6b。并且，即使能夠準確地形成側壁3c的主面上的電極6c，但只要連接該電極6c的基部2上的電極6b的位置略微偏移，側壁主面上的電極6c和基部2上的電極6b就有可能斷線。
并且，該現有的壓電振動片的極小化也使圖9的壓電振動片10有可能產生斷線。例如，側壁主面上的電極12的位置偏移到圖9中的虛線位置12a時，該側壁主面上的電極12和側面電極11有可能斷線。
并且，存在著即使該側壁主面上的電極12的位置多少偏移，也能通過使圖9中的長槽13的寬度W2更小于以往，并進一步增大側壁主面上的電極12的寬度，來避免側面電極11和側壁上的電極12的斷線的方法，但如果過度縮小長槽13的寬度W2，相反，則產生CI值增大的問題。
發明內容
本發明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種壓電振動片和使用該壓電振動片的壓電器件，該壓電振動片即使在使壓電振動片小型化時，也能夠防止電極之間的短路，并防止電極的斷線，而且把CI值抑制得很低。
上述目的是通過第1發明的壓電振動片實現的，該壓電振動片具有基部，其由壓電材料形成；多個振動臂，其與所述基部形成為一體，并且相互平行地延伸；長槽，其沿著所述各個振動臂的長度方向形成；激勵電極，其由配置在所述長槽內面的內面電極、和配置在所述振動臂的與所述內面電極相對置的側面的側面電極形成，所述壓電振動片具有擴寬部，其在所述振動臂的相對于所述基部的根的部位，使所述各個振動臂的寬度尺寸朝向基部側擴寬，所述側面電極環繞到該擴寬部的側面和主面上。
根據第1發明的結構，在振動臂的相對于基部的根的部位具有朝向基部側擴寬的擴寬部，所以在振動臂彎曲振動時，最大的應力起作用，可以提高變形變大的根部分的剛性。由此，振動臂的彎曲振動穩定，朝向不需要的方向的振動成分被抑制，所以能夠把CI值抑制得較低。
另外，側面電極環繞到擴寬部的側面和主面。因此，即使在振動臂的側壁的主面上的電極和基部上的電極不接觸時，也能夠通過環繞到擴寬部的側面和主面的電極，連接側面電極和基部上的電極。
并且，這樣即使不考慮振動臂的側壁主面上的電極寬度，也能連接側面電極和基部上的電極，所以能夠使振動臂的側壁主面上的電極寬度形成得較小或者也可以不形成，因此能夠防止與長槽內電極的短路。
這樣，能夠提供在使壓電振動片小型化時，防止電極之間的短路、并防止電極斷線、而且可以把CI值抑制得較低的壓電振動片。
第2發明的特征在于，在第1發明的結構中，所述擴寬部朝向基部側分階段地改變擴寬程度來進行擴寬。
根據第2發明的結構，擴寬部朝向基部側分階段地改變擴寬程度來進行擴寬，所以與不改變擴寬程度時相比，能夠延長擴寬部的側面和擴寬部的主面接觸的長度。因此，與第1發明相比，能夠防止擴寬部的側面和擴寬部的主面的斷線。
并且，上述目的是通過第3發明的壓電器件實現的，該壓電器件在封裝或殼體內收容著壓電振動片，所述壓電振動片具有基部，其由壓電材料形成；多個振動臂，其與所述基部形成為一體，并且相互平行地延伸；長槽，其沿著所述各個振動臂的長度方向形成；激勵電極，其由配置在所述長槽內面的內面電極、和配置在所述振動臂的與所述內面電極相對置的側面的側面電極形成，所述壓電振動片具有擴寬部，其在所述振動臂的相對于所述基部的根的部位，使所述各個振動臂的寬度尺寸朝向基部側擴寬，所述側面電極環繞到該擴寬部的側面和主面上。
根據第3發明的結構，基于和第1發明相同的原理，可以提供在防止電極之間的短路的同時防止電極的斷線、并且使振動臂的彎曲振動穩定、把CI值抑制得較低的壓電器件。
圖1是表示本發明的壓電器件的實施方式的概要俯視圖。
圖2是沿圖1的B-B線的概要剖視圖。
圖3是表示圖1中的壓電器件使用的壓電振動片的實施方式的概要立體圖。
圖4是沿圖3的C-C線的剖視端面圖。
圖5是本發明的壓電振動片的振動臂的根源附近的局部圖。
圖6是本發明的實施方式的變形例，是將壓電振動片的振動臂的根附近放大后的局部放大圖。
圖7是表示以往的壓電器件使用的壓電振動片的一例的概要俯視圖。
圖8是沿圖7的A-A線的概要剖視圖。
圖9是將以往的振動臂的根源附近放大后的局部放大圖。
具體實施例方式
圖1～圖4表示本發明的壓電器件的實施方式，圖1是其概要俯視圖，圖2是沿圖1的B-B線的概要剖視圖，圖3是表示圖1中的壓電器件使用的壓電振動片的實施方式的概要立體圖，圖4是沿圖3的C-C線的剖視端面圖。
另外，在圖1和圖2中，為了便于理解，省略圖示后述的激勵電極。并且，圖3中的平行斜線不是表示斷面，而表示電極。
在這些圖中，壓電器件30表示構成壓電振子的示例，該壓電器件30如圖1和圖2所示，在封裝37內收容著壓電振動片32。封裝37如圖2所示，通過層疊第1基板55和第2基板56而形成，例如將作為絕緣材料的氧化鋁質的陶瓷胚片(green sheet)成形，形成圖示的形狀后燒結而成。
封裝37如圖2所示，通過去除第2基板56的內側材料，形成內部空間S的空間。該內部空間S是用于收容壓電振動片32的收容空間。并且，使用導電性粘接劑43、43，將設于壓電振動片32的基部51上的引出電極52、53的部位放置并接合在形成于第1基板55上的電極部31、31上。另外，電極部31、31通過導電通孔等連接封裝里面的安裝端子41、42。
并且，封裝37在收容了壓電振動片32后，使用密封部件38接合透明玻璃制的蓋體40，從而被氣密性地密封。由此，在密封蓋體40后，從外部照射激光LB來修整壓電振動片32的電極等，從而可以調節頻率。
壓電振動片32例如利用石英形成，除石英以外也可以使用鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料。該壓電振動片32如圖3所示，具有基部51；以該基部51為基端朝向圖中上方分成兩股平行延伸的一對振動臂35、36。
另外，這種壓電振動片32的音叉狀外形和設在后述的各個振動臂上的長槽，例如可以分別利用氟酸溶液等濕式蝕刻或干式蝕刻石英晶片等材料而形成。
基部51是支撐振動臂35、36的部分，在該實施方式中，是包括固定于封裝37側的區域的部分。
即，在該基部51的寬度方向的兩端設有彼此為異極的、與安裝端子41、42(參照圖2)連接的多個引出電極52、53。該引出電極52、53是用于向后述的激勵電極傳遞驅動用電壓的電極，例如通過濺射鉻(Cr)和金(Au)而形成。
振動臂35和振動臂36形成大致相同的外形，在作為主面的各個正反面分別形成在長度方向延伸的長槽33、34，如圖4所示，斷面大致呈H形。
并且，如圖3和圖4所示，在振動臂35、36上，利用配置在長槽33、34內面的內面電極44、45、和配置在與該內面電極44、45相對置的側面35b、36b的側面電極46、47，形成成為驅動用電極的激勵電極。即，內面電極44和側面電極46相對置地配置，并且，內面電極45和側面電極47也相對置地配置，并與基部51上的引出電極52、53連接，以使內面電極44、45和側面電極46、47彼此為異極。這些激勵電極例如通過濺射鉻(Cr)和金(Au)形成。
由此，在把壓電器件30安裝在安裝基板等上時，來自外部的驅動電壓從各個安裝端子41、42通過引出電極52、53傳遞給振動臂35、36的各個激勵電極。并且此時，通過向內面電極44、45和與其相對置的側面電極46、47施加驅動電壓，可以提高在驅動時各個振動臂33、34內的形成有激勵電極的區域內部的電場效率。
并且，優選的是，內面電極44、45和側面電極46、47按照下面所述與引出電極52、53連接，并彼此成為異極。
首先，引出電極53通過基部51的主面(正反面)與長槽33的內面電極44連接，并且與設在振動臂36的和內面電極45相對置的側面36b上的側面電極47連接。
另一方面，引出電極52圍繞振動臂35的側面35b和前端后，連接振動臂35的內面電極45，以便不與引出電極53、以及連接該引出電極53的基部51的主面電極、內面電極44、側面電極47接觸。
即，引出電極52連接振動臂35的側面35b上的側面電極46，該側面電極46通過基部51的主面(正反面)的連接用電極48，與振動臂35的長槽34內的內面電極45連接。
另外，在使側面電極46連接基部51的連接用電極48時，側面電極46不被基部51的位于振動臂35和振動臂36之間的股部51a覆蓋，并且不在股部51a中產生電場。
此處，本實施方式的壓電振動片32的各個振動臂35、36的寬度尺寸Wa，在振動臂35、36的相對于基部51的根的部位具有朝向基部51側擴寬的擴寬部60、60。
該擴寬部60、60優選的是，形成為如圖1所示，在俯視時，以沿著通過振動臂35、36的寬度方向的中心的長度方向的虛擬線CL為中心的外側擴寬部60a和內側(股部51a側)擴寬部60b大致對稱。由此，獲取振動臂35、36的內側和外側的平衡，可以實現穩定的彎曲振動。
具體來講，擴寬部60在俯視(水平視)時，根源部分的寬度尺寸隨著從前端側朝向基部51側而傾斜以期不改變寬度的擴大程度，如圖3所示，其側面60c形成為具有均勻角度的傾斜面。
并且，擴寬部60的接觸基部51的位置處的最大寬度Wb越大，如后面所述越容易進行電極的環繞，將其擴寬為至少比通過設置長槽33而形成的側壁35a的寬度大的寬度。但是，如果該擴寬部60的最大寬度Wb過大，則股部51a消失，擴寬部60自身成為發揮類似股部的作用的部分，或者為了避免該擴寬部60的股部化，雖然可以增大股部51a的寬度尺寸，但是這樣將導致壓電振動片32的整體寬度變大。因此，擴寬部60形成為使最大寬度Wb約為23μm，以保留股部51a。并且，擴寬部60的長度L1形成為最大寬度Wb的大致兩倍的50μm左右。
并且，側面電極46、47環繞到該擴寬部60、60、60、60的側面60c、60c、60c、60c。另外，側面電極46也環繞到這些多個擴寬部中的振動臂35內側的擴寬部60b的主面(正反面)60d。
即，如上面所述，為了使一方引出電極52及與其電連接的激勵電極與另一方引出電極53及與其電連接的激勵電極不接觸，使一方引出電極52圍繞振動臂35的側面和前端，以形成側面電極46，使該側面電極46環繞到基部51的主面上，在基部51上形成與振動臂36的內面電極45連接的連接用電極48。因此，在把該側面電極46環繞到基部51上的連接用電極48上時，使用擴寬部60b的側面60c和主面60d。
本發明的實施方式是按以上所述構成的，壓電振動片32具有擴寬部60、60，其在振動臂35、36的相對于基部51的根的部位，使各個振動臂35、36的寬度尺寸Wa朝向基部51側擴寬。因此，在振動臂35、36彎曲振動時，最大的應力起作用，可以提高變形變大的根部分的剛性。由此，振動臂35、36的彎曲振動穩定，朝向不需要的方向(例如振動臂的厚度方向)的振動成分被抑制，所以能夠把CI值抑制得較低。
另外，側面電極46環繞到擴寬部60的側面60c和主面60d。因此，例如如振動臂35的根源附近的局部圖即圖5所示，在不能準確形成振動臂35的側壁35a的主面(正反面)電極時，或者完全不能形成側壁35a的主面電極時等，即使振動臂35的側壁35a的主面電極和基部51的連接用電極48不接觸，也能夠通過環繞到擴寬部60的側面60c和主面60d的電極，電連接側面電極46和基部51上的連接用電極48，可以避免斷線。
而且，不必考慮振動臂35的側壁35a的主面電極，即可連接側面電極46和基部51上的連接用電極48，所以能夠使振動臂35的側壁35a的主面電極寬度形成得較小或者也可以不形成，因此能夠防止與長槽33內的內面電極44接觸。
圖6是本發明的實施方式的變形例，是將壓電振動片的振動臂的根附近放大后的局部放大圖。
在該圖中，賦予了和圖1～圖5的壓電振動片32相同的符號的部分是相同的結構，所以省略重復說明，以下主要說明不同點。
在圖6中，壓電振動片70與圖1～圖5的壓電振動片32的不同之處僅在于擴寬部60的形狀不同。
即，圖6的壓電振動片70的擴寬部60、60、60、60朝向基部51側分階段地改變擴寬程度來進行擴寬。即，各個擴寬部60形成為在俯視時，具有在其中途改變傾斜角度的變更點P。
更優選的是，各個擴寬部60形成為使其基部側的擴寬部60-2的擴寬程度大于前端側的擴寬部60-1。由此，更大的應力起作用，可以提高變形變大的基部側的根部分的剛性。
另外，在圖6的變形例中，各個擴寬部60的擴寬程度只變化一個階段，由在俯視時具有兩個不同的傾斜角度的擴寬部60-1、60-2形成，但是，擴寬程度當然也可以按照兩個階段或多于兩個階段改變。
本發明的實施方式的變形例是按以上所述構成的，擴寬部60朝向基部51側分階段地改變擴寬程度來進行擴寬，所以與不改變擴寬程度時相比，能夠延長擴寬部60的側面60c和擴寬部60的主面60d接觸的長度。因此，與圖1～圖5的壓電振動片32相比，可以防止擴寬部60的側面60c與擴寬部60的主面60d的斷線。
本發明不限于上述實施方式。實施方式的各個構成部分可以適當進行組合或省略，或與未圖示的其他構成部分組合。
例如，當然可以把圖6所示的壓電振動片70收容在圖1和圖2所示的封裝37內，以形成壓電器件，并且封裝不限于箱狀封裝，例如也可以是圓柱狀容器等。
另外，關于壓電振動片，在圖1～圖6中，基部51接合在封裝37上，但本發明不限于此，例如，也可以與振動臂35、36分開地，從基部51的端部延伸出第2臂部，把該第2臂部接合在封裝上。
權利要求
1.一種壓電振動片，其特征在于，具有基部，其由壓電材料形成；多個振動臂，其與所述基部形成為一體，并且相互平行地延伸；長槽，其沿著所述各個振動臂的長度方向形成；激勵電極，其由配置在所述長槽內面的內面電極、和配置在所述振動臂的與所述內面電極相對置的側面的側面電極形成，所述壓電振動片具有擴寬部，其在所述振動臂的相對于所述基部的根的部位，使所述各個振動臂的寬度尺寸朝向基部側擴寬，所述側面電極環繞到該擴寬部的側面和主面上。
2.根據權利要求1所述的壓電振動片，其特征在于，所述擴寬部朝向基部側分階段地改變擴寬程度來進行擴寬。
3.一種在封裝或殼體內收容了壓電振動片的壓電器件，其特征在于，所述壓電振動片具有基部，其由壓電材料形成；多個振動臂，其與所述基部形成為一體，并且相互平行地延伸；長槽，其沿著所述各個振動臂的長度方向形成；激勵電極，其由配置在所述長槽內面的內面電極、和配置在所述振動臂的與所述內面電極相對置的側面的側面電極形成，所述壓電振動片具有擴寬部，其在所述振動臂的相對于所述基部的根的部位，使所述各個振動臂的寬度尺寸朝向基部側擴寬，所述側面電極環繞到該擴寬部的側面和主面上。
全文摘要
本發明提供一種壓電振動片和使用該壓電振動片的壓電器件，該壓電振動片即使在使壓電振動片小型化時，也能夠防止電極之間的短路，并防止電極的斷線，而且把CI值抑制得很低。該壓電振動片具有由壓電材料形成的基部(51)；與基部(51)形成為一體并且相互平行延伸的多個振動臂(35、36)；沿著該各個振動臂的長度方向形成的長槽(33、34)；由配置在該長槽內面的內面電極(44、45)、和配置在與該內面電極相對置的側面的側面電極(46、47)形成的激勵電極，所述壓電振動片具有擴寬部(60)，其在振動臂(35、36)相對于基部(51)的根的部位，使各個振動臂(35、36)的寬度尺寸朝向基部(51)側擴寬，側面電極(46)環繞到該擴寬部(60)的側面(60c)和主面(60d)。
文檔編號H03H9/10GK1838533SQ200610065290
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月21日 優先權日2005年3月22日
發明者山田祥之 申請人:精工愛普生株式會社